اگر برای راهاندازی اینترنت بین دو ساختمان، انتقال تصویر دوربینهای مداربسته با رادیو وایرلس یا ایجاد یک لینک شبکه در فاصله چند کیلومتری تحقیق کرده باشید، احتمالاً با اصطلاح رادیو وایرلس روبهرو شدهاید. اما رادیو وایرلس چیست و چگونه میتواند بدون کابل، اطلاعات را بین دو نقطه منتقل کند؟
این تجهیز ارتباطی، اطلاعات شبکه را به سیگنالهای رادیویی تبدیل کرده و از طریق امواج الکترومغناطیسی ارسال میکند. در سمت مقابل نیز یک رادیوی دیگر این سیگنالها را دریافت و دوباره به داده قابل استفاده در شبکه تبدیل میکند.
به همین دلیل میتوان با استفاده از دو یا چند رادیو وایرلس، بدون کابلکشی مستقیم بین نقاط مختلف ارتباط شبکه برقرار کرد. این فناوری بهخصوص در ارتباط بین ساختمانها، کارخانهها، سایتهای صنعتی، دکلها، دوربینهای نظارتی و مناطقی که کابلکشی دشوار یا پرهزینه است کاربرد زیادی دارد.
در ادامه به زبان ساده بررسی میکنیم رادیو وایرلس چگونه کار میکند، چه اجزایی دارد، برد آن به چه عواملی بستگی دارد و برای انتخاب یک رادیوی مناسب باید چه نکاتی را در نظر گرفت.
رادیو وایرلس (Wireless Radio) دستگاهی برای ارسال و دریافت اطلاعات از طریق امواج رادیویی است. بهجای انتقال داده از طریق کابل مسی یا فیبر نوری، این دستگاه از یک باند فرکانسی مشخص برای برقراری ارتباط استفاده میکند.
در حوزه شبکه، اصطلاح «رادیو وایرلس» معمولاً برای تجهیزاتی استفاده میشود که قادرند یک لینک بیسیم بین دو یا چند نقطه ایجاد کنند.
برای مثال فرض کنید شرکت شما دو ساختمان با فاصله چند کیلومتر دارد. اگر امکان کابلکشی یا اجرای فیبر نوری بین دو ساختمان وجود نداشته باشد، میتوان یک رادیو روی ساختمان اول و رادیوی دیگری روی ساختمان دوم نصب کرد.
در صورت طراحی صحیح لینک، این دو رادیو میتوانند اطلاعات شبکه را بهصورت بیسیم بین دو ساختمان منتقل کنند.
به این ترتیب تجهیزاتی مانند:
میتوانند از این ارتباط استفاده کنند.
بنابراین رادیو وایرلس را نباید صرفاً یک وسیله برای «گرفتن اینترنت» در نظر گرفت. وظیفه اصلی آن ایجاد یک مسیر ارتباطی بیسیم برای انتقال داده است.
برای درک بهتر عملکرد رادیو وایرلس، میتوان فرآیند انتقال اطلاعات را در چند مرحله بررسی کرد.
فرض کنید در ساختمان اول یک شبکه محلی وجود دارد و میخواهیم اطلاعات آن را به ساختمان دوم منتقل کنیم. ابتدا دادهها از طریق کابل شبکه یا تجهیزات دیگر وارد رادیو وایرلس میشوند.
این اطلاعات میتواند شامل ترافیک اینترنت، تصاویر دوربین، فایلهای شبکه، بستههای VoIP یا هر نوع دیتای دیگری باشد.
در مرحله پردازش، اطلاعات دیجیتال روی یک سیگنال رادیویی مدوله میشوند. به بیان ساده، دستگاه دادههای شبکه را به شکلی تبدیل میکند که بتوان آنها را از طریق امواج رادیویی در هوا منتقل کرد.
سپس سیگنال از طریق آنتن منتشر میشود. در بسیاری از رادیوهای وایرلس فضای باز، آنتن داخل بدنه دستگاه قرار گرفته است. در برخی تجهیزات حرفهایتر نیز رادیو و آنتن میتوانند دو بخش جداگانه باشند.
نوع و قدرت آنتن تأثیر زیادی بر جهت انتشار سیگنال و کیفیت لینک دارد.
در سوی دیگر لینک، رادیوی دوم امواج ارسالشده را توسط آنتن دریافت میکند.
پس از دریافت، سیگنال پردازش و اطلاعات موجود در آن استخراج میشود. دادهها سپس از طریق پورت شبکه به سوئیچ، روتر، دوربین، سرور یا سایر تجهیزات شبکه تحویل داده میشوند.
در یک ارتباط دوطرفه، همین فرآیند در جهت معکوس نیز انجام میشود و هر دو رادیو میتوانند اطلاعات را ارسال و دریافت کنند.
یک لینک وایرلس فقط از خود رادیو تشکیل نشده است. برای راهاندازی یک ارتباط پایدار معمولاً چند بخش اصلی وجود دارد.
وظیفه رادیو پردازش، ارسال و دریافت سیگنالهای بیسیم است. بسته به مدل دستگاه، امکاناتی مانند انتخاب کانال، تنظیم توان خروجی، امنیت، مدیریت پهنای باند، مانیتورینگ لینک و تنظیم حالت کاری در آن وجود دارد.
آنتن وظیفه انتشار و دریافت انرژی رادیویی را بر عهده دارد. الگوی تشعشع آن مشخص میکند انرژی رادیویی بیشتر در چه جهتهایی ارسال یا دریافت شود.
آنتنها از نظر ساختار و کاربرد میتوانند متفاوت باشند؛ از جمله:
انتخاب نوع آنتن به کاربرد شبکه بستگی دارد.
در بسیاری از رادیوهای Outdoor، کابل شبکه علاوه بر انتقال اطلاعات، برق دستگاه را نیز از طریق PoE منتقل میکند.
PoE یا Power over Ethernet امکان انتقال برق و اطلاعات از طریق کابل شبکه را فراهم میکند. این قابلیت برای تجهیزاتی که روی پشتبام، دکل یا ارتفاع نصب میشوند بسیار کاربردی است؛ زیرا معمولاً نیازی نیست یک کابل برق مستقل تا محل نصب رادیو کشیده شود.
بسته به نوع پروژه، رادیو میتواند به تجهیزاتی مانند روتر، سوئیچ، فایروال، NVR، دوربین یا شبکه داخلی متصل شود.
برای ارسال اطلاعات، رادیو وایرلس از محدوده مشخصی از طیف فرکانسی استفاده میکند. در تجهیزات شبکه بیسیم، باندهای 2.4 گیگاهرتز و 5 گیگاهرتز بسیار رایج هستند و تجهیزات جدید Wi-Fi میتوانند از باند 6 گیگاهرتز نیز استفاده کنند.
البته اینکه دقیقاً چه فرکانسها، کانالها و توانهایی اجازه استفاده دارند به قوانین رادیویی هر کشور بستگی دارد.
فرکانس 2.4 گیگاهرتز سالهاست در شبکههای وایرلس استفاده میشود. یکی از ویژگیهای آن، انتشار مناسبتر سیگنال در برابر برخی موانع نسبت به فرکانسهای بالاتر است. در مقابل، به دلیل استفاده گسترده تجهیزات مختلف از این باند، احتمال شلوغی و تداخل نیز میتواند بیشتر باشد.
بسیاری از لینکهای وایرلس Outdoor از محدوده 5 گیگاهرتز استفاده میکنند. وجود کانالهای بیشتر و ظرفیت مناسب برای ایجاد لینکهای پرسرعت باعث شده این باند در بسیاری از پروژههای ارتباطی مورد استفاده قرار گیرد.
با این حال انتخاب فرکانس مناسب تنها با نگاه کردن به عدد 2.4 یا 5 گیگاهرتز انجام نمیشود. میزان نویز محیط، قوانین فرکانسی، فاصله، تجهیزات مورد استفاده، پهنای کانال و شرایط مسیر همگی اهمیت دارند.
نسلهای جدیدتر Wi-Fi استفاده از باند 6 گیگاهرتز را نیز گسترش دادهاند. البته وجود قابلیت سختافزاری به معنی مجاز بودن استفاده از تمام محدوده فرکانسی در همه کشورها نیست و باید مقررات محلی بررسی شود.
یکی از اشتباهات رایج این است که تصور کنیم قدرت یک لینک فقط به توان خود رادیو بستگی دارد. در عمل، آنتن نقش بسیار مهمی در عملکرد لینک دارد.
برای مثال در یک لینک نقطه به نقطه، معمولاً میخواهیم انرژی رادیویی بهجای پخش شدن در تمام جهات، بیشتر در جهت رادیوی مقصد متمرکز شود. به همین دلیل در لینکهای طولانی معمولاً از آنتنهای جهتدار استفاده میشود.
آنتنی با زاویه پوشش محدود میتواند انرژی را روی مسیر مشخصی متمرکز کند و همچنین دریافت سیگنالهای ناخواسته از برخی جهتها را کاهش دهد.
بنابراین انتخاب آنتن باید با توجه به مواردی مانند فاصله لینک، زاویه پوشش، فرکانس، Gain یا بهره آنتن، شرایط محیط و نوع ارتباط انجام شود.
شبکههای رادیویی را میتوان به شکلهای مختلف طراحی کرد، اما دو معماری بسیار رایج Point to Point و Point to Multipoint هستند.
Point to Point یا نقطه به نقطه به ارتباط مستقیم بین دو محل گفته میشود. در این ساختار معمولاً یک رادیو در نقطه A و یک رادیو در نقطه B قرار میگیرد.
این ساختار برای کاربردهایی مانند ارتباط بین دو ساختمان، انتقال تصاویر دوربینها یا اتصال دو شعبه یک مجموعه بسیار مناسب است. اگر هدفتان اجرای سناریوی واقعی انتقال تصویر باشد، راهنمای انواع روشهای انتقال تصویر دوربین مداربسته و لینک P2P مثال عملیتری از این کاربرد ارائه میکند.
Point to Multipoint یا نقطه به چند نقطه زمانی استفاده میشود که یک سایت مرکزی بخواهد با چند سایت دیگر ارتباط برقرار کند. این معماری در شبکههای توزیع، مجموعههای صنعتی، سرویسدهندگان اینترنت و پروژههایی که چند نقطه باید به یک مرکز متصل شوند کاربرد دارد.
در تجهیزات میکروتیک، انتخاب حالت کاری سمت گیرنده نیز روی ساختار و رفتار لینک اثر دارد؛ برای جزئیات بیشتر میتوانید آموزش مدهای مختلف Station در لینکهای وایرلس میکروتیک را ببینید.
یکی از رایجترین کاربردها ایجاد ارتباط شبکه بین دو ساختمان است. در شرایطی که کابلکشی زمینی دشوار یا اجرای فیبر پرهزینه است، لینک رادیویی میتواند یکی از گزینههای قابل بررسی باشد.
میتوان اتصال اینترنت موجود در یک نقطه را از طریق یک لینک وایرلس به نقطه دیگری منتقل کرد.
در پروژههای نظارت تصویری ممکن است دوربینها در محلی نصب شده باشند که امکان کابلکشی مستقیم تا مرکز مانیتورینگ وجود نداشته باشد. در چنین شرایطی میتوان داده شبکه دوربینها را از طریق یک لینک وایرلس منتقل کرد.
اگر بین کابل شبکه، رادیو و فیبر مردد هستید، مقاله مقایسه کابل شبکه، رادیو وایرلس و فیبر نوری برای انتقال تصویر دوربین IP کمک میکند بستر مناسب را بر اساس فاصله، ظرفیت و شرایط پروژه انتخاب کنید.
در صورت مناسب بودن شرایط جغرافیایی و فنی، میتوان شبکه دو سایت یا شعبه را توسط رادیو به یکدیگر متصل کرد. برای انتخاب معماری مناسب این ارتباط، راهنمای Bridge یا Routing در لینک میکروتیک را ببینید.
کارخانهها، معادن، انبارها، مزارع، سایتهای صنعتی و محوطههای بزرگ از جمله مکانهایی هستند که اجرای شبکه سیمی در تمام نقاط آنها همیشه ساده نیست. رادیو وایرلس میتواند بخشی از زیرساخت ارتباطی چنین مجموعههایی را تشکیل دهد.
رادیو وایرلس و مودم یا روتر Wi-Fi هر دو از امواج رادیویی استفاده میکنند، اما کاربرد آنها الزاماً یکسان نیست.
روتر یا اکسس پوینت Wi-Fi معمولاً برای اتصال دستگاههایی مانند موبایل، لپتاپ و تبلت در محدوده خانه یا محل کار طراحی شده است. اما رادیوهای Outdoor شبکه میتوانند برای ایجاد ارتباط اختصاصی بین دو نقطه در فضای باز طراحی شوند.
البته مرز بین این تجهیزات همیشه کاملاً مطلق نیست و امکانات هر دستگاه به طراحی و استانداردهای پشتیبانیشده آن بستگی دارد.
برای سؤال «برد رادیو وایرلس چند کیلومتر است؟» یک عدد ثابت وجود ندارد.
برد واقعی یک لینک به مجموعهای از عوامل وابسته است:
به همین دلیل اینکه روی مشخصات یک دستگاه عدد بزرگی برای برد نوشته شده باشد، تضمین نمیکند همان فاصله در هر محیطی قابل دستیابی باشد. طراحی حرفهای لینک باید بر اساس شرایط واقعی مسیر انجام شود.
یکی از مهمترین مفاهیم در طراحی لینکهای رادیویی Line of Sight یا LOS است. LOS به زبان ساده یعنی مسیر مستقیم بین دو آنتن تا حد ممکن بدون مانع باشد.
اگر بین دو رادیو کوه، ساختمان، تپه، درخت یا سازه بزرگی قرار گرفته باشد، کیفیت ارتباط ممکن است بهشدت افت کند یا اصلاً لینک مناسبی برقرار نشود. به همین دلیل قبل از نصب لینکهای مهم، مسیر بین دو نقطه بررسی میشود.
اما دید مستقیم ظاهری بهتنهایی کافی نیست. مفهوم دیگری به نام Fresnel Zone نیز اهمیت دارد.
امواج رادیویی دقیقاً مانند یک خط باریک بین دو آنتن حرکت نمیکنند. در اطراف مسیر مستقیم بین فرستنده و گیرنده، ناحیهای سهبعدی وجود دارد که در طراحی لینک با عنوان Fresnel Zone بررسی میشود.
اگر بخش قابل توجهی از این ناحیه توسط ساختمان، زمین، درخت یا موانع دیگر اشغال شود، امکان تضعیف سیگنال و افت کیفیت لینک وجود دارد.
به همین دلیل ممکن است دو آنتن از نظر چشمی یکدیگر را ببینند اما لینک همچنان کیفیت مطلوبی نداشته باشد. در طراحی حرفهای لینک باید علاوه بر خط دید، فضای کافی اطراف مسیر رادیویی نیز بررسی شود.
اگر تعداد زیادی دستگاه روی فرکانس یا کانال مشابه فعالیت کنند، محیط RF شلوغ میشود و این شرایط میتواند ظرفیت و پایداری لینک را کاهش دهد.
انتخاب کانال صرفاً بر اساس تنظیمات پیشفرض رادیو روش مناسبی برای پروژههای حرفهای نیست. قبل از انتخاب کانال بهتر است وضعیت طیف فرکانسی محیط بررسی شود.
افزایش Channel Width میتواند ظرفیت بالقوه بیشتری فراهم کند، اما همزمان بخش بیشتری از طیف را اشغال میکند و ممکن است در محیطهای شلوغ مشکلات بیشتری ایجاد کند. بنابراین «پهنای کانال بیشتر» همیشه به معنی «لینک بهتر» نیست.
درخت، ساختمان، سازه فلزی، تپه و حتی بخشی از زمین میتواند بر مسیر انتشار امواج تأثیر بگذارد.
در آنتنهای جهتدار، جهتگیری صحیح دو سمت لینک بسیار مهم است. گاهی تنها چند درجه خطا در تنظیم زاویه میتواند کیفیت ارتباط را تحت تأثیر قرار دهد.
RSSI نشاندهنده سطح سیگنال دریافتشده است. این مقدار یکی از شاخصهای مهم لینک است، اما نباید بهتنهایی مبنای قضاوت قرار گیرد.
Noise Floor نشاندهنده سطح نویز موجود در محیط رادیویی است. هرچه سیگنال مطلوب نسبت به نویز شرایط بهتری داشته باشد، امکان ایجاد ارتباط پایدارتر بیشتر خواهد بود.
SNR یا Signal-to-Noise Ratio نسبت سیگنال مفید به نویز را نشان میدهد. صرفاً داشتن سیگنال قوی کافی نیست؛ اگر نویز محیط نیز بالا باشد ممکن است کیفیت واقعی لینک مناسب نباشد.
Throughput میزان واقعی دادهای است که لینک میتواند منتقل کند. این مقدار با عدد اسمی درجشده روی جعبه یا نرخ PHY الزاماً یکسان نیست.
برای کاربردهایی مانند VoIP، کنترل آنلاین یا برخی ارتباطات حساس، تأخیر لینک نیز اهمیت دارد.
در بسیاری از پروژهها، اجرای کابل یا فیبر بین دو نقطه هزینه و عملیات اجرایی زیادی دارد.
در بعضی مسیرها حفاری، کابلکشی یا اجرای فیبر عملاً دشوار است. ارتباط رادیویی میتواند گزینه جایگزین مناسبی باشد.
پس از ایجاد لینک، انواع ترافیک IP میتوانند از آن عبور کنند؛ البته ظرفیت مورد نیاز باید در طراحی لینک در نظر گرفته شود.
در برخی پروژهها میتوان شبکه رادیویی را در آینده با افزودن نقاط جدید توسعه داد.
موانع فیزیکی، تداخل، نویز و طراحی نامناسب میتوانند کیفیت لینک را کاهش دهند.
خرید دو رادیو و نصب آنها روبهروی یکدیگر الزاماً به معنی ایجاد یک لینک حرفهای نیست. ارتفاع، فرکانس، آنتن، Fresnel Zone، ظرفیت مورد نیاز و وضعیت طیف باید بررسی شوند.
استفاده از طیف رادیویی تابع قوانین کشور محل نصب است. بنابراین تنظیم توان یا فرکانس خارج از محدوده مجاز نباید صرفاً با هدف افزایش برد انجام شود.
اولین سؤال این است که فاصله لینک چقدر است. لینک 300 متری با لینک چند کیلومتری شرایط طراحی یکسانی ندارد.
باید بدانید چه میزان داده قرار است از لینک عبور کند. برای مثال انتقال چند دوربین مداربسته با یک ارتباط ساده مدیریتی شبکه نیاز یکسانی ندارد.
قبل از خرید تجهیزات باید مشخص شود دو نقطه دید مناسب نسبت به یکدیگر دارند یا خیر.
بهخصوص در لینکهای طولانی باید وضعیت Fresnel Zone و ارتفاع لازم آنتنها بررسی شود.
در محیطهای شهری و صنعتی ممکن است طیف رادیویی شلوغ باشد. بررسی Spectrum میتواند به انتخاب فرکانس و Channel Width مناسب کمک کند.
برای یک لینک Point to Point طولانی احتمالاً به الگوی تشعشع متفاوتی نسبت به شبکه Point to Multipoint نیاز خواهید داشت.
اعدادی که تحت عنوان سرعت روی تجهیزات درج میشوند همیشه برابر با Throughput واقعی شبکه نیستند. هنگام انتخاب باید ظرفیت واقعی مورد نیاز پروژه، شرایط RF و سربار پروتکلها در نظر گرفته شود.
اگر دستگاه Outdoor است، مواردی مانند مقاومت مناسب در برابر شرایط محیطی، نحوه نصب، ارت، حفاظت در برابر Surge و کیفیت کابلکشی اهمیت زیادی دارند.
اگر از تجهیزات میکروتیک استفاده میکنید، نگهداری نرمافزاری دستگاه هم مهم است؛ راهنمای بهروزرسانی رادیو میکروتیک دو روش کاربردی برای انجام این کار را توضیح میدهد.
خیر. رادیو وایرلس یک تجهیز ارتباطی است، درحالیکه اینترنت یک سرویس شبکه محسوب میشود.
رادیو میتواند برای انتقال اینترنت مورد استفاده قرار گیرد، اما کاربرد آن محدود به اینترنت نیست. مثلاً حتی بدون اتصال به اینترنت میتوان دو شبکه داخلی را با یک لینک رادیویی به یکدیگر متصل کرد.
برای یک لینک ساده Point to Point معمولاً در هر سمت یک تجهیز رادیویی وجود دارد. اما در شبکه Point to Multipoint ممکن است یک ایستگاه مرکزی با چندین رادیوی سمت کاربر ارتباط داشته باشد. در نتیجه تعداد تجهیزات به معماری شبکه بستگی دارد.
در بعضی شرایط ممکن است سیگنال با وجود موانع نیز دریافت شود، اما برای لینکهای Outdoor قابل اتکا و بهخصوص ارتباطهای طولانی، وجود مسیر مناسب و بررسی LOS و Fresnel Zone اهمیت بسیار زیادی دارد.
خیر. توان بیشتر بهتنهایی تضمینکننده لینک بهتر نیست. ارتباط رادیویی دوطرفه است و علاوه بر توان ارسال باید عواملی مانند حساسیت گیرنده، بهره آنتن، نویز، تداخل، فاصله، مقررات توان مجاز، Alignment و SNR نیز بررسی شوند.
رادیو وایرلس دستگاهی است که اطلاعات شبکه را با استفاده از امواج رادیویی بین دو یا چند نقطه منتقل میکند. این تجهیزات معمولاً برای ایجاد لینکهای بیسیم، ارتباط بین ساختمانها، انتقال اینترنت و انتقال تصویر دوربینهای مداربسته استفاده میشوند.
برای انتقال داده، رادیو اطلاعات دیجیتال شبکه را دریافت و روی سیگنال رادیویی منتقل میکند. سپس رادیوی سمت مقابل سیگنال را دریافت و اطلاعات را دوباره به داده قابل استفاده در شبکه تبدیل میکند.
عدد ثابتی برای برد وجود ندارد. فاصله قابل دستیابی به مدل رادیو، آنتن، فرکانس، ارتفاع، Line of Sight، Fresnel Zone، نویز، تداخل و قوانین توان مجاز بستگی دارد.
روتر Wi-Fi معمولاً برای اتصال کاربران و دستگاههای نزدیک به شبکه طراحی میشود، در حالی که بسیاری از رادیوهای Outdoor برای ایجاد لینک ارتباطی بین دو یا چند نقطه در فضای باز به کار میروند.
در صورت طراحی صحیح ظرفیت و لینک، میتوان از رادیو وایرلس برای انتقال ترافیک شبکه دوربینهای IP استفاده کرد. تعداد دوربینها، Bitrate، ظرفیت لینک و پایداری ارتباط باید قبل از اجرا محاسبه شوند.
Point to Point یک ارتباط مستقیم بین دو نقطه است که معمولاً با یک رادیو در هر سمت ایجاد میشود؛ برای مثال اتصال شبکه دو ساختمان به یکدیگر.
در ساختار Point to Multipoint، یک نقطه مرکزی با چند نقطه دیگر ارتباط برقرار میکند. این مدل برای شبکههایی مناسب است که چند سایت باید به یک مرکز متصل شوند.
در پاسخ به سؤال «رادیو وایرلس چیست؟» میتوان گفت رادیو وایرلس تجهیزی برای انتقال اطلاعات شبکه از طریق امواج رادیویی است. این فناوری امکان ایجاد ارتباط بین نقاط مختلف را بدون نیاز به کابل مستقیم بین آنها فراهم میکند.
اما کیفیت یک لینک فقط به مدل یا قدرت رادیو بستگی ندارد. برای ایجاد یک ارتباط پایدار باید عواملی مانند فاصله، فرکانس، نوع آنتن، Line of Sight، Fresnel Zone، نویز، SNR، پهنای باند مورد نیاز، ارتفاع نصب و قوانین فرکانسی بهدرستی بررسی شوند.
به همین دلیل در پروژههای حرفهای، مرحله طراحی لینک به اندازه انتخاب خود تجهیزات اهمیت دارد. اگر میخواهید مسیر یادگیری را از مبانی تا طراحی و اجرای لینکهای پروژهای ادامه دهید، راهنمای جامع آموزش رادیو میکروتیک را مطالعه کنید.
اگر رادیو و آنتن متناسب با شرایط پروژه انتخاب شوند و نصب و تنظیمات به شکل اصولی انجام شود، ارتباط وایرلس میتواند راهکاری کاربردی برای اتصال ساختمانها، انتقال اینترنت، ارتباط شبکه و انتقال اطلاعات در نقاطی باشد که اجرای کابل یا فیبر با محدودیت مواجه است.